CN113482862B - 一种风电机组运行状态监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电机组运行状态监控方法，在机舱内部和轮毂内部分别安装位姿监测装置，采集监测数据传输至机舱柜处理器和变桨控制柜处理器，机舱柜处理器和变桨控制柜处理器根据监测数据进行逻辑判断，及时执行纠正操作。本发明同时提供了一种风电机组运行状态监控系统，包括各自与机舱柜处理器和变桨控制柜处理器连接的2个位姿监测装置。本发明提供的一种风电机组运行状态监控方法及系统，能够实时监测机舱、叶轮状态数据，在状态超出预设的安全范围时及时修正，所采用的位姿监测装置中子模块技术成熟、成本低、安装实施方便，能够实现采集、监测和问题修正的全自动化处理。

Description

一种风电机组运行状态监控方法及系统

技术领域

本发明涉及一种风电机组运行状态监控方法及系统，属于风电机组监测技术领域。

背景技术

风电机组是由叶轮迎风转动带动风力发电机转动，将风能转换为机械能，再转换为电能的设备。在风电机组运行过程中，需要实时调整叶片变桨角度和偏航方向，以便最大限度地利用风能、提高发电小时数，并降低风电机组各主要部件载荷。风电机组工作环境恶劣，在不断变化的风速风向、风切变、塔影效应、湍流等外界条件作用下，风速风向传感器、变桨系统、主控系统等可能会出现故障，进一步导致变桨偏航故障或偏差过大，最终可能造成叶轮转动不平衡，偏航误差超标，叶片、轮毂、机舱、塔筒载荷过大等故障风险。

近几年风电机组不断朝着大型化、智能化方向发展，在线故障监测系统在风电机组上的应用越来越普遍，目前的在线故障监测系统一般是通过监测风电机组主要部件的振动、应变、裂纹、温度、转速等状态参数来反馈风电机组是否出现故障，但该类监测方法是在风速风向传感系统、变桨系统、主控系统出现一定故障导致主要部件参数出现异常后才能监测到其异常数据，存在一定的滞后性，且监测结果无法直接体现是什么原因导致的部件状态异常，实际应用效果具有一定的局限性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种风电机组运行状态监控方法及系统，能够实时监测机舱、叶轮状态数据，在状态超出预设的安全范围时及时修正，所采用的位姿监测装置中子模块技术成熟、成本低、安装实施方便，能够实现采集、监测和问题修正的全自动化处理。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种风电机组运行状态监控方法，包括以下步骤：

S1、在机舱内部和轮毂内部各安装1个位姿监测装置，分别为第一位姿监测装置和第二位姿监测装置，位姿监测装置均封装有惯性测量装置(Inertial Measurement Unit，IMU)、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器；

S2、第一数据采集仪和第二数据采集仪各自采集2个位姿监测装置中惯性测量装置、双天线GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)定位定向接收机和重力加速度传感器的监测数据，然后分别将监测数据传输至机舱柜处理器和变桨控制柜处理器；

S3、机舱柜处理器和变桨控制柜处理器根据监测数据进行逻辑判断，及时执行纠正操作。

步骤S1中，第一位姿监测装置安装于机舱内部正对塔筒顶部中心位置，第一位姿监测装置中惯性测量装置的x轴沿机舱长度方向，y轴垂直于塔筒顶部平面；第二位姿监测装置安装于轮毂内部的叶轮旋转轴线上，第二位姿监测装置中惯性测量装置的x’轴沿叶轮旋转轴线方向，y’轴指向其中一个叶片，将该叶片记为第一叶片，沿顺时针方向将另外两个叶片依次记为第二叶片和第三叶片。

步骤S2中，第一位姿监测装置中的惯性测量装置实时监测机舱在x、y、z三个直角坐标轴方向的线性加速度和绕x、y、z三个直角坐标轴的角加速度数据，处理后得到机舱在x、y、z三个方向的速度和位移，以及机舱绕x、y、z三个直角坐标轴转动的速度和角度；第一位姿监测装置中的双天线GNSS定位定向接收机实时监测机舱的位移速度及位置数据；第一位姿监测装置中的重力加速度传感器实时监测机舱位置的重力加速度变化；第一数据采集仪采集第一位姿监测装置的监测数据，将监测数据传输给机舱柜处理器；第二位姿监测装置中的惯性测量装置实时监测叶轮在x’、y’、z’三个直角坐标轴方向的线性加速度和绕x’、y’、z’三个直角坐标轴的角度加速度数据，处理后得到叶轮在x’、y’、z’三个方向的速度和位移，以及叶轮绕x’、y’、z’三个直角坐标轴转动的速度和角度；第二位姿监测装置中的双天线GNSS定位定向接收机实时监测叶轮的位移速度及位置数据；第二位姿监测装置中的重力加速度传感器实时监测叶轮位置的重力加速度变化，第二数据采集仪采集第二位姿监测装置的监测数据，将监测数据传输给变桨控制柜处理器。

步骤S3中，机舱柜处理器和变桨控制柜处理器对采集数据进行存储、分析后，按以下逻辑执行操作：

S3.1、叶轮推力监控：当机舱沿z轴转动的角度|φ(z)|达到设定阈值时，则机舱受到的叶轮推力超出设计范围，机舱柜处理器向变桨控制柜处理器发出预警信息，变桨控制柜处理器收到预警信息后向变桨系统发出收桨动作信号，变桨机构执行收桨动作，增大变桨角度，直至机舱沿z轴转动的角度|φ(z)|减小设定阈值范围内，变桨机构停止收桨动作；

S3.2、机舱、叶轮与风向的偏离角度监控：通过将机舱沿y轴转动的角度φ(y)和机舱柜收集的风向传感器数据进行对比计算，得到机舱、叶轮与风向的偏离角度，若偏离角度达到设定阈值时，机舱柜处理器向机舱柜偏航系统出预警信息机舱柜偏航系统收到预警信息后，向偏航机构发出偏航动作信号，偏航机构执行偏航动作，减小机舱、叶轮与风向的偏离角度，直至机舱、叶轮与风向的偏离角度减小至合理设计区域，偏航机构停止偏航动作；

S3.3、叶轮旋转平衡监控：根据机舱柜处理器得到的机舱沿y轴转动的角度φ(y)、机舱沿z轴转动的角度φ(z)，以及根据变桨控制柜处理器得到的叶轮沿y’轴转动的角度φ(y’)、叶轮沿z’轴转动的角度φ(z’)，令：

ψ(y’)＝φ(y’)-φ(y)

ψ(z’)＝φ(z’)-φ(z)

则ψ(y’)为叶轮沿y’轴转动的修正角度，ψ(z’)为叶轮沿z’轴转动的修正角度；将ψ(y’)、ψ(z’)与设定阈值进行对比分析，按以下逻辑执行操作：

A、若叶轮转角ψ(y’)显示右手定则指示的绕y’轴正转动方向偏转角度达到设定阈值，则y’轴右侧载荷大于左侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，增大第二叶片变桨角度或减小第三叶片变桨角度，或同时增大第二叶片变桨角度并减小第三叶片变桨角度；

B、若叶轮转角ψ(y’)显示右手定则指示的绕y’轴负转动方向偏转角度达到设定阈值，则y’轴左侧载荷大于右侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，减小第二叶片变桨角度或增大第三叶片变桨角度，或同时减小第二叶片变桨角度并增大第三叶片变桨角度；

C、若叶轮转角ψ(z’)显示右手定则指示的绕z’轴正转动方向偏转角度达到设定阈值，则z’轴右侧载荷大于左侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第一叶片、第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，增大第二叶片、第三叶片变桨角度或减小第一叶片变桨角度，或同时增大第二叶片、第三叶片变桨角度并减小第一叶片变桨角度；

D、若叶轮转角ψ(z’)显示右手定则指示的绕z’轴负转动方向偏转角度达到设定阈值，则z’轴左侧载荷大于右侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第一叶片、第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，减小第二叶片、第三叶片变桨角度或增大第一叶片变桨角度，或同时减小第二叶片、第三叶片变桨角度并增大第一叶片变桨角度；

S3.4、叶轮推力监控：机舱柜处理器对第一位姿监测装置监测到的位移速度和位置数据进行处理后，得到机舱分别在x和z两个直角坐标轴方向的位移速度和位置数据信息，当机舱在x方向的位移速度或位置数据达到设定阈值时，则叶轮推力超过设计范围，此时机舱柜处理器向变桨控制柜处理器发出预警信息，变桨控制柜处理器收到预警信息后，向变桨系统发出收桨动作信号，变桨机构执行收桨动作，减小变桨角度，直至机舱在x方向的位移速度和位置数据减小至合理设计区域，变桨机构停止收桨动作；

S3.5、变桨控制柜处理器对第二位姿监测装置监测到重力加速度数据计算处理后，根据重力加速度变化数据得到叶轮的转动速度数据；在原有叶轮转速监测传感器失效或滑环故障，机舱柜无法将叶轮转速控制要求或需要调整变桨角度信息传递给变桨控制柜的情况下，变桨控制柜处理器根据第二位姿监测装置监测数据得到的叶轮转动速度，作为变桨控制柜控制变桨的参考。

步骤S3中，机舱柜处理器与变桨控制柜处理器通过电滑环连接，机舱柜处理器与变桨控制柜处理器之间相互传输数据。

本发明同时提供了一种基于所述监控方法的风电机组运行状态监控系统，包括第一位姿监测装置和第二位姿监测装置，第一位姿监测装置和第二位姿监测装置分别包括壳体以及封装于壳体内部的处理器、惯性测量装置、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器，惯性测量装置、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器分别与处理器连接，壳体设有与处理器连接的数据信息接口，壳体与设置有螺栓固定孔的安装板连接，第一位姿监测装置通过其数据信息接口与机舱柜处理器连接，第二位姿监测装置通过其数据信息接口与变桨控制柜处理器连接。

本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：

(1)本发明提供的一种风电机组运行状态监控方法及系统利用封装有惯性测量装置、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器的位姿监测装置对风电机组数据进行采集，内部子模块技术成熟、成本低、易于组建，能够对影响风电机组运行的状态数据进行全面采集，作为风电机组安全状态监测的重要依据；

(2)本发明提供的一种风电机组运行状态监控方法及系统可有效修正以下运行时出现的问题：a、发现并修正叶轮推力超出设计范围的问题；b、发现并修正机舱、叶轮与风向的偏离角度超出设计范围的问题；c、发现并修正叶轮旋转不平衡超出设计范围的问题；d、在原有叶轮转速监测传感器失效或滑环故障，机舱柜无法将叶轮转速控制要求或需要调整变桨角度信息传递给变桨控制柜的情况下，变桨控制柜处理器根据第二位姿监测装置监测数据得到的叶轮转动速度，可作为变桨控制柜控制变桨的重要参考，大幅提高风机运行安全性；

(3)本发明提供的一种风电机组运行状态监控方法及系统实现了采集、监测和问题修正的全自动化处理。

附图说明

图1是2个位姿监测装置安装位置及坐标轴指向示意图。

图2是第二位姿监测装置坐标轴指向示意图。

图3是位姿监测装置结构示意图。

图4是位姿监测装置内部模块布置示意图。

图中：1-叶轮旋转轴线，2-塔筒，3-第一叶片，4-第二叶片，5-第三叶片，6-位姿监测装置，6.1-螺栓固定孔，6.2-数据信息接口，6.3-壳体，6.4-惯性测量装置，6.5-双天线GNSS定位定向接收机，6.6-重力加速度传感器，7-机舱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种风电机组运行状态监控方法，参照图1至图4，包括以下步骤：

S1、在机舱内部和轮毂内部各安装1个位姿监测装置6，分别为第一位姿监测装置和第二位姿监测装置，位姿监测装置均封装有惯性测量装置(Inertial MeasurementUnit，IMU)、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器；

参照图1，第一位姿监测装置安装于机舱7内部正对塔筒顶部中心位置，第一位姿监测装置中惯性测量装置的x轴沿机舱长度方向，y轴垂直于塔筒2顶部平面；第二位姿监测装置安装于轮毂内部的叶轮旋转轴线1上，第二位姿监测装置中惯性测量装置的x’轴沿叶轮旋转轴线方向，y’轴指向其中一个叶片，将该叶片记为第一叶片3，沿顺时针方向将另外两个叶片依次记为第二叶片4和第三叶片5。

S2、第一数据采集仪和第二数据采集仪各自采集2个位姿监测装置中惯性测量装置、双天线GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)定位定向接收机和重力加速度传感器的监测数据，然后分别将监测数据传输至机舱柜处理器和变桨控制柜处理器；具体采集以下数据：

第一位姿监测装置中的惯性测量装置实时监测机舱在x、y、z三个直角坐标轴方向的线性加速度和绕x、y、z三个直角坐标轴的角加速度数据，处理后得到机舱在x、y、z三个方向的速度和位移，以及机舱绕x、y、z三个直角坐标轴转动的速度和角度；第一位姿监测装置中的双天线GNSS定位定向接收机实时监测机舱的位移速度及位置数据；第一位姿监测装置中的重力加速度传感器实时监测机舱位置的重力加速度变化；第一数据采集仪采集第一位姿监测装置的监测数据，将监测数据传输给机舱柜处理器；第二位姿监测装置中的惯性测量装置实时监测叶轮在x’、y’、z’三个直角坐标轴方向的线性加速度和绕x’、y’、z’三个直角坐标轴的角度加速度数据，处理后得到叶轮在x’、y’、z’三个方向的速度和位移，以及叶轮绕x’、y’、z’三个直角坐标轴转动的速度和角度；第二位姿监测装置中的双天线GNSS定位定向接收机实时监测叶轮的位移速度及位置数据；第二位姿监测装置中的重力加速度传感器实时监测叶轮位置的重力加速度变化，第二数据采集仪采集第二位姿监测装置的监测数据，将监测数据传输给变桨控制柜处理器。

S3、机舱柜处理器和变桨控制柜处理器根据监测数据进行逻辑判断，及时执行纠正操作，具体按以下逻辑执行操作：

S3.1、叶轮推力监控：当机舱沿z轴转动的角度|φ(z)|达到设定阈值时，则机舱受到的叶轮推力超出设计范围，机舱柜处理器向变桨控制柜处理器发出预警信息，变桨控制柜处理器收到预警信息后向变桨系统发出收桨动作信号，变桨机构执行收桨动作，增大变桨角度，直至机舱沿z轴转动的角度|φ(z)|减小设定阈值范围内，变桨机构停止收桨动作；

S3.2、机舱、叶轮与风向的偏离角度监控：通过将机舱沿y轴转动的角度φ(y)和机舱柜收集的风向传感器数据进行对比计算，得到机舱、叶轮与风向的偏离角度，若偏离角度达到设定阈值时，机舱柜处理器向机舱柜偏航系统出预警信息机舱柜偏航系统收到预警信息后，向偏航机构发出偏航动作信号，偏航机构执行偏航动作，减小机舱、叶轮与风向的偏离角度，直至机舱、叶轮与风向的偏离角度减小至合理设计区域，偏航机构停止偏航动作；

S3.3、叶轮旋转平衡监控：根据机舱柜处理器得到的机舱沿y轴转动的角度φ(y)、机舱沿z轴转动的角度φ(z)，以及根据变桨控制柜处理器得到的叶轮沿y’轴转动的角度φ(y’)、叶轮沿z’轴转动的角度φ(z’)，令：

ψ(y’)＝φ(y’)-φ(y)

ψ(z’)＝φ(z’)-φ(z)

则ψ(y’)、ψ(z’)为去掉机舱转角影响后的叶轮偏转角度，分别为叶轮沿y’轴和z’轴转动的修正角度；将ψ(y’)、ψ(z’)与设定阈值进行对比分析，按以下逻辑执行操作：

A、若叶轮转角ψ(y’)显示右手定则指示的绕y’轴正转动方向偏转角度达到设定阈值，则y’轴右侧载荷大于左侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，增大第二叶片变桨角度或减小第三叶片变桨角度，或同时增大第二叶片变桨角度并减小第三叶片变桨角度；

B、若叶轮转角ψ(y’)显示右手定则指示的绕y’轴负转动方向偏转角度达到设定阈值，则y’轴左侧载荷大于右侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，减小第二叶片变桨角度或增大第三叶片变桨角度，或同时减小第二叶片变桨角度并增大第三叶片变桨角度；

C、若叶轮转角ψ(z’)显示右手定则指示的绕z’轴正转动方向偏转角度达到设定阈值，则z’轴右侧载荷大于左侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第一叶片、第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，增大第二叶片、第三叶片变桨角度或减小第一叶片变桨角度，或同时增大第二叶片、第三叶片变桨角度并减小第一叶片变桨角度；

D、若叶轮转角ψ(z’)显示右手定则指示的绕z’轴负转动方向偏转角度达到设定阈值，则z’轴左侧载荷大于右侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第一叶片、第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，减小第二叶片、第三叶片变桨角度或增大第一叶片变桨角度，或同时减小第二叶片、第三叶片变桨角度并增大第一叶片变桨角度；

S3.4、叶轮推力监控：机舱柜处理器对第一位姿监测装置监测到的位移速度和位置数据进行处理后，得到机舱分别在x和z两个直角坐标轴方向的位移速度和位置数据信息，当机舱在x方向的位移速度或位置数据达到设定阈值时，则叶轮推力超过设计范围，此时机舱柜处理器向变桨控制柜处理器发出预警信息，变桨控制柜处理器收到预警信息后，向变桨系统发出收桨动作信号，变桨机构执行收桨动作，减小变桨角度，直至机舱在x方向的位移速度和位置数据减小至合理设计区域，变桨机构停止收桨动作；可作为步骤S3.1的备用和辅助方案；

S3.5、变桨控制柜处理器对第二位姿监测装置监测到重力加速度数据计算处理后，根据重力加速度变化数据得到叶轮的转动速度数据；在原有叶轮转速监测传感器失效或滑环故障，机舱柜无法将叶轮转速控制要求或需要调整变桨角度信息传递给变桨控制柜的情况下，变桨控制柜处理器根据第二位姿监测装置监测数据得到的叶轮转动速度，作为变桨控制柜控制变桨的参考。

步骤S3中，机舱柜处理器与变桨控制柜处理器通过电滑环连接，机舱柜处理器与变桨控制柜处理器之间相互传输数据。

本发明同时提供了一种基于所述监控方法的风电机组运行状态监控系统，包括第一位姿监测装置和第二位姿监测装置，第一位姿监测装置和第二位姿监测装置分别包括壳体6.3以及封装于壳体内部的处理器、惯性测量装置6.4、双天线GNSS定位定向接收机6.5和重力加速度传感器6.6，处理器可直接焊接于PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上，惯性测量装置、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器分别通过PCB的导电线路与处理器电性连接，壳体设有与处理器连接的数据信息接口6.2，壳体与设置有螺栓固定孔6.1的安装板连接，第一位姿监测装置通过其数据信息接口与机舱柜处理器连接，第二位姿监测装置通过其数据信息接口与变桨控制柜处理器连接。

本发明提供的一种风电机组运行状态监控方法及系统，能够实时监测机舱、叶轮状态数据，在状态超出预设的安全范围时及时修正，所采用的位姿监测装置中子模块技术成熟、成本低、安装实施方便，能够实现采集、监测和问题修正的全自动化处理。

Claims (3)

1.一种风电机组运行状态监控方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、在机舱内部和轮毂内部各安装1个位姿监测装置，分别为第一位姿监测装置和第二位姿监测装置，位姿监测装置均封装有惯性测量装置、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器；其中第一位姿监测装置安装于机舱内部正对塔筒顶部中心位置，第一位姿监测装置中惯性测量装置的x轴沿机舱长度方向，y轴垂直于塔筒顶部平面；第二位姿监测装置安装于轮毂内部的叶轮旋转轴线上，第二位姿监测装置中惯性测量装置的x’轴沿叶轮旋转轴线方向，y’轴指向其中一个叶片，将该叶片记为第一叶片，沿顺时针方向将另外两个叶片依次记为第二叶片和第三叶片；

S2、第一数据采集仪和第二数据采集仪各自采集2个位姿监测装置中惯性测量装置、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器的监测数据，然后分别将监测数据传输至机舱柜处理器和变桨控制柜处理器；其中第一位姿监测装置中的惯性测量装置实时监测机舱在x、y、z三个直角坐标轴方向的线性加速度和绕x、y、z三个直角坐标轴的角加速度数据，处理后得到机舱在x、y、z三个方向的速度和位移，以及机舱绕x、y、z三个直角坐标轴转动的速度和角度；第一位姿监测装置中的双天线GNSS定位定向接收机实时监测机舱的位移速度及位置数据；第一位姿监测装置中的重力加速度传感器实时监测机舱位置的重力加速度变化；第一数据采集仪采集第一位姿监测装置的监测数据，将监测数据传输给机舱柜处理器；第二位姿监测装置中的惯性测量装置实时监测叶轮在x’、y’、z’三个直角坐标轴方向的线性加速度和绕x’、y’、z’三个直角坐标轴的角度加速度数据，处理后得到叶轮在x’、y’、z’三个方向的速度和位移，以及叶轮绕x’、y’、z’三个直角坐标轴转动的速度和角度；第二位姿监测装置中的双天线GNSS定位定向接收机实时监测叶轮的位移速度及位置数据；第二位姿监测装置中的重力加速度传感器实时监测叶轮位置的重力加速度变化，第二数据采集仪采集第二位姿监测装置的监测数据，将监测数据传输给变桨控制柜处理器；

S3、机舱柜处理器和变桨控制柜处理器根据监测数据进行逻辑判断，及时执行纠正操作，具体机舱柜处理器和变桨控制柜处理器对采集数据进行存储、分析后，按以下逻辑执行操作：

S3.1、叶轮推力监控：当机舱沿z轴转动的角度|φ(z)|达到设定阈值时，则机舱受到的叶轮推力超出设计范围，机舱柜处理器向变桨控制柜处理器发出预警信息，变桨控制柜处理器收到预警信息后向变桨系统发出收桨动作信号，变桨机构执行收桨动作，增大变桨角度，直至机舱沿z轴转动的角度|φ(z)|减小设定阈值范围内，变桨机构停止收桨动作；

S3.2、机舱、叶轮与风向的偏离角度监控：通过将机舱沿y轴转动的角度φ(y)和机舱柜收集的风向传感器数据进行对比计算，得到机舱、叶轮与风向的偏离角度，若偏离角度达到设定阈值时，机舱柜处理器向机舱柜偏航系统出预警信息机舱柜偏航系统收到预警信息后，向偏航机构发出偏航动作信号，偏航机构执行偏航动作，减小机舱、叶轮与风向的偏离角度，直至机舱、叶轮与风向的偏离角度减小至合理设计区域，偏航机构停止偏航动作；

S3.3、叶轮旋转平衡监控：根据机舱柜处理器得到的机舱沿y轴转动的角度φ(y)、机舱沿z轴转动的角度φ(z)，以及根据变桨控制柜处理器得到的叶轮沿y’轴转动的角度φ(y’)、叶轮沿z’轴转动的角度φ(z’)，令：

ψ(y’)＝φ(y’)-φ(y)

ψ(z’)＝φ(z’)-φ(z)

则ψ(y’)为叶轮沿y’轴转动的修正角度，ψ(z’)为叶轮沿z’轴转动的修正角度；将ψ(y’)、ψ(z’)与设定阈值进行对比分析，按以下逻辑执行操作：

A、若叶轮转角ψ(y’)显示右手定则指示的绕y’轴正转动方向偏转角度达到设定阈值，则y’轴右侧载荷大于左侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，增大第二叶片变桨角度或减小第三叶片变桨角度，或同时增大第二叶片变桨角度并减小第三叶片变桨角度；

B、若叶轮转角ψ(y’)显示右手定则指示的绕y’轴负转动方向偏转角度达到设定阈值，则y’轴左侧载荷大于右侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，减小第二叶片变桨角度或增大第三叶片变桨角度，或同时减小第二叶片变桨角度并增大第三叶片变桨角度；

C、若叶轮转角ψ(z’)显示右手定则指示的绕z’轴正转动方向偏转角度达到设定阈值，则z’轴右侧载荷大于左侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第一叶片、第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，增大第二叶片、第三叶片变桨角度或减小第一叶片变桨角度，或同时增大第二叶片、第三叶片变桨角度并减小第一叶片变桨角度；

D、若叶轮转角ψ(z’)显示右手定则指示的绕z’轴负转动方向偏转角度达到设定阈值，则z’轴左侧载荷大于右侧载荷，此时变桨控制柜处理器向变桨系统发出预警信息，变桨系统对第一叶片、第二叶片、第三叶片变桨角度进行核实后，变桨机构执行变桨操作，减小第二叶片、第三叶片变桨角度或增大第一叶片变桨角度，或同时减小第二叶片、第三叶片变桨角度并增大第一叶片变桨角度；

S3.4、叶轮推力监控：机舱柜处理器对第一位姿监测装置监测到的位移速度和位置数据进行处理后，得到机舱分别在x和z两个直角坐标轴方向的位移速度和位置数据信息，当机舱在x方向的位移速度或位置数据达到设定阈值时，则叶轮推力超过设计范围，此时机舱柜处理器向变桨控制柜处理器发出预警信息，变桨控制柜处理器收到预警信息后，向变桨系统发出收桨动作信号，变桨机构执行收桨动作，减小变桨角度，直至机舱在x方向的位移速度和位置数据减小至合理设计区域，变桨机构停止收桨动作；

S3.5、变桨控制柜处理器对第二位姿监测装置监测到重力加速度数据计算处理后，根据重力加速度变化数据得到叶轮的转动速度数据；在原有叶轮转速监测传感器失效或滑环故障，机舱柜无法将叶轮转速控制要求或需要调整变桨角度信息传递给变桨控制柜的情况下，变桨控制柜处理器根据第二位姿监测装置监测数据得到的叶轮转动速度，作为变桨控制柜控制变桨的参考。

2.根据权利要求1所述的风电机组运行状态监控方法，其特征在于：步骤S3中，机舱柜处理器与变桨控制柜处理器通过电滑环连接，机舱柜处理器与变桨控制柜处理器之间相互传输数据。

3.一种基于权利要求1所述监控方法的风电机组运行状态监控系统，其特征在于：包括第一位姿监测装置和第二位姿监测装置，第一位姿监测装置和第二位姿监测装置分别包括壳体以及封装于壳体内部的处理器、惯性测量装置、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器，惯性测量装置、双天线GNSS定位定向接收机和重力加速度传感器分别与处理器连接，壳体设有与处理器连接的数据信息接口，壳体与设置有螺栓固定孔的安装板连接，第一位姿监测装置通过其数据信息接口与机舱柜处理器连接，第二位姿监测装置通过其数据信息接口与变桨控制柜处理器连接。

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